相较于赖以立足的行星，生物的尺度真的太小了。从时间上看，短则数天长不过几百年，与地球四十六亿年相比不过是转瞬之间的须臾；而从空间上看，哪怕整个生物圈，甚至连“地球的薄膜”都算不上，充其量也不过是“薄膜之上的尘埃”。生命如戏，世界是舞台，演员就算再卖力，也不能对舞台奈何分毫吧。但如果新研究告诉你，细菌，这种最不起眼的生命形态，曾经吃掉了一半的地球大气，很久之后才又吐了出来呢？
今天浓厚而多姿的地球大气，与几十亿年前地球大气的真实模样可能大径相庭。地球能有生命，极大程度上要拜大气层所赐——没有大气，就会像月球那样遭遇昼夜温差两三百度的惨剧。这些气体主要来自地球内部，但是等到地球从初始的动荡里稳定下来之后，就很难有什么地质过程能大规模释放气体了。所以从那时起直到今天，地球应该一直有一个浓密的大气层，对吧？结果不对。
2016年5月，华盛顿大学的桑绰伊.索姆（Sanjoy Som）等人在《自然•地球科学》（Nature Geoscience）上发表研究说，地球曾经历过一个“超薄”时期，大气层不到今日一半大气压的水平。
足足半个星球的大气是被谁吃了？又是怎么吐出来的呢？如此重大的事件，被扒出来的地方，居然是在芝麻粒儿大小的小泡泡里面。索姆教授的团队在澳大利亚发现了一套30亿年前的熔岩。
在这些熔岩表层，有一些已经被沉淀物充填踏实的小气泡。熔岩里有泡泡并不奇怪，但谁能主导泡泡能不能溢出、溢出的泡泡有多大——就是我们该关注的重点了。说白了，大气压说了算。30亿年前的熔岩，30亿年前的大气压说了算。而计算的结果就是，30亿年前的大气层只有今天一半不到的水平。
吃掉大气层的微生物足足一半的大气没有了，这可不是小事；大气中氧气的含量才五分之一而已啊。
这么大规模的变化，那嫌疑人只能是大气层最主要的一种成分：氮气。氮气（N2，Nitrogen），一种大家并不陌生的气体。从液氮冰淇淋到充氮啤酒，生活中似乎时不时都能看到这种气体存在的痕迹，但其实这都不是氮气真正刷存在感的地方。氮气真正“大秀身材”的地方，是地球的大气层。我们平时呼吸的空气里，有几乎80%都是氮气。至于氧气，其实只占了差不多20%左右；然后剩下的1%才是什么二氧化碳啊等杂质。
所以，说氮气是今天大气层的绝对主角，似乎一点也不过分。它的化学性质很稳定，你点燃不了它，呼吸进去之后也无法被我们的身体所利用。比起靠氧化还原反应（Redox reaction）统治了大半部地球演化史的氧气，氮气似乎永远都是那个不声不响的低调角色。
大量研究已经表明，早在太古宙时候，地球上已经有细菌生存的迹象了。这些太古细菌的“食谱”很古怪。
它们可以直接摄取大气中的氮气，通过把氮气（其中的氮为零价态）还原成氨（NH3，N为-3价态）来直接合成生物界里最重要的一种建材——也就是我们大家熟悉的氨基酸。在大氧化事件发生之前，由于整个地表都缺氧，当这些还原态的氮被细菌的新陈代谢被排泄出来时，就很难被氧化成氮气回到大气层。那它们还能跑到哪儿呢？
它们上不了天，但是能“下地”——通过沉积作用聚集到岩石圈中，以铵离子（NH4+）的形式固定下来，固定到岩石的晶格中。就这样，在细菌这个“中介”的作用下，大气圈中氮气，会逐步进入岩石圈，而岩石圈中的氮呢——由于环境中缺少将它们的价态氧化上去的机制——则很难重新循环成氮气排出到大气层中。
在这个单向度的消耗过程中，大气层中的氮气会越来越少，而岩石圈中的氮素会越来越多。这个过程，被形象地称为“固氮作用”（Nitrogen fixation）。太古细菌们源源不断地进行着固氮作用，日积月累，月积年累，亿万年地积、亿万年地累，最终，把这颗星球的大气压，削到了不足今天一半当量的水平。
然后问题来了：大气层是怎么从当时那稀薄的状态，一步步积累到现在这么厚的水平呢？
这其中，想来必有一次行星级的“大事件”。答案是：由于沐浴在光芒之下，生命们慢慢地走进了新世界。光是太阳光的光，新世界是富氧的新世界。嗜氮菌毕竟只是太古细菌中的一部分。另一部分——比如蓝藻——则是营光合作用的生物。这些慢慢崛起的光合细菌，将大量的氧气排泄到外界，从而彻底改造了大气层的贫氧面貌，没错，这就是25亿年前的大氧化事件本身。
这次事件终结了令人窒息的太古宙（Archean Eon），打开了地球富氧时代的第一扇大门——元古宙（Proterozoic Eon）。由于这个事件对地球的演化非常重要，我在接下来会专门找时间来聊聊它。氧气一旦充足了之后，它们便会以摧枯拉朽之势氧化地表一切能氧化的东西，包括铁、包括硫、更包我们这篇故事里的主角——氮。
于是结果就是，大量的氮突破了岩石圈长久以来的禁闭，以氮气的形式重新回到了久违的大气层。这些回归的氮气一步步充实着大气层的体量，自此和氧一道，成为地球大气中具有压倒性比例的双巨头。直到在漫长的岁月中，将大气层塑造为我们今日得以感受的水平。
所以这段故事告一段落了？但站在我们人类的立场来说，“新世界的大门”其实并不在洪荒的过去，而在未来的前方。人类已经掌握了测定系外行星光谱的技术，而系外行星的光谱，可以帮助我们推断这些行星表面的化学成分。试想如果有一天，我们确认了一颗系外行星稀薄贫氮、但却有着异常丰富的温室气体……？那时的你觉得会发生些什么呢？还是引用费曼那句话：“我就先说到这儿，剩下的，就留给你们来想像了。”好好想想吧！